Molecular mechanisms of action of pro-apoptotic bax, tbid and biminsights from in vitro reconstituted systems

Resumen

Las proteínas de la familia BCL2 regulan un evento clave en la muerte celular apoptótica: la permeabilización de la membrana mitocondrial externa (MME). Estas proteínas pueden clasificarse en 3 grupos: 1) Proteínas anti apoptóticas tipo BCL-2, las cuales inhiben la MME; 2) Proteínas pro-apoptóticas tipo BAX, las cuales inducen directamente la MME; 3) Proteínas pro-apoptóticas tipo BH3 como tBID y BIM, las cuales cooperan con BAX y sus homólogos para inducir la MME. A pesar de su importancia en la cascada apoptótica, el mecanismo de acción de estas proteínas sigue siendo objeto de gran controversia en la actualidad. En este proyecto de tesis doctoral se plantea profundizar en el conocimiento sobre el mecanismo de acción de las proteínas pro-apoptóticas BAX, tBID y BIM a nivel molecular. Para ello, dada la complejidad del entorno mitocondrial en células intactas, reconstituimos in Vitro la función fisiológica de estas proteínas, utilizando proteínas recombinantes purificadas y sistemas modelo de MME. A continuación, realizamos un análisis multidisciplinar fundamentado en técnicas biofísicas (espectroscopia de fluorescencia, dicroísmo circular, resonancia magnética nuclear, cambios de presión superficial en monocapas lipídicas, y otras). Los resultados obtenidos indican que: a) BAX permeabiliza la membrana formando un poro proteolipídico de gran tamaña; b) tBID coopera con BAX en la permeabilización de membrana mediante interacciones proteína-proteína y proteína-lípido; y c) BIM actúa neutralizando a las proteínas antiapoptóticas tipo BCL-2 exclusivamente mediante interacciones proteína-proteína mediadas por su dominio helicoidal BH3. Finalmente, realizamos ensayos adicionales para estudiar el mecanismo de acción de dos tipos de lípidos que se acumulan en la MME durante la apoptosis con efectos opuestos sobre la función de estas proteínas: el colesterol y la cardiolipina peroxidada.